Масштабы экологической проблемы, связанной с загрязнением обширных площадей промышленных зон нефтяного комплекса, значительны и требуют использования новых технологических подходов при ее решении. Развивающейся технологией в данной области является применение электрохимической очистки, т.е. очистки загрязненной среды от нефтепродуктов и сопутствующих водных растворов загрязнителей при помощи пропускания электрических токов малой величины. Преимуществом данного метода является очистка и поверхностного плодородного, и глубинных почвенных слоев. К актуальным направлениям развития электрохимических методов очистки относится их интеграция с прочими технологиями ремедиации, что позволяет увеличивать эффективность очистки за счет окисления либо извлечения полютантов, а также существенно сокращать время проведения восстановительных технических мероприятий. Данная работа посвящена комбинированию обработки нефтезагрязненных грунтов постоянным электрическим током с внесением дополнительного окисляющего компонента – пероксида кальция. Предлагается создание в межэлектродной зоне реактивного геохимического барьера из пероксида кальция, который будет служить индуктором окислительных реакций, способствующих постепенной минерализации нефтяных углеводородов. В лабораторных условиях моделируется формирование направленного загрязненного электрофоретического потока, движущегося от анода к катоду через слой пероксида кальция, исследуются особенности протекания процесса очистки. Изучается динамика таких важных параметров среды, как напряжение, кислотность обрабатываемой среды, объем формируемого электрофоретического потока, содержание нефтепродуктов в твердой (почва) и жидкой (вода) фазах после очистки.
Обладая высокой прочностью, небольшой плотностью и значительной химической стойкостью, титан нашел широкое применение в различных областях народного хозяйства – химическая индустрия, авиационная и ракетная техника, машиностроение, медицина и т.д. Изготовлению изделий из титана мешает достаточно прочная оксидная пленка, покрывающая его поверхность. Удаление оксидной пленки с поверхности титановых заготовок осуществляют травлением в растворах минеральных кислот различного состава. Образуется отработанный кислый травильный раствор (ОКТР), содержащий титановую соль и остаток непрореагировавших кислот. Практически все травильные растворы содержат HF и одну из сильных кислот. Это H2SO4, HCl или HNO3. Таким образом, в ОКТР входят ионы титана, фтора или хлора, или сульфата, или нитрата. ОКТР достаточно токсичен и перед сбросом в водоем подлежит многократному разбавлению или очистке. Большинство методов, применяемых для извлечения из ОКТР находящихся в нем примесей, приводит к снижению их содержания. В результате такой очистки происходит потеря веществ, содержащихся в ОКТР в значительном количестве и представляющих интерес для дальнейшего использования. В работе приведены экспериментальные результаты, полученные при комбинированной переработке ОКТР, содержащей фторид титана, фтористоводородную и хлористоводородную кислоты. На первой стадии ОКТР обрабатывается гидроксидом натрия. Образующийся в результате осадок гидроксида титана отфильтровывается. На второй стадии фильтрат, содержащий фторид и хлорид натрия, подвергается обработке в мембранном электролизере. При этом происходит не только извлечение солей натрия из фильтрата, но и получение гидроксида натрия и смеси фтористоводородной и хлористоводородной кислот. Гидроксид натрия можно применить для обработки ОКТР, а смесь кислот для травления титановых заготовок.
Масштабность загрязнения земель нефтяными отходами обуславливает необходимость применения экономичных и эффективных методов их рекультивации. Фиторемедиация – один из наиболее простых методов, но обладает рядом ограничений, поэтому перед ее проведением зачастую требуется дополнительная подготовка территории. Интерес представляют предварительная электроподготовка и последующий высев специальных фиторемедиантов. Пропускание через объем почвы постоянного электрического тока под небольшим напряжением удаляет токсиканты из глубоких почвенных слоев даже в случае обводнения, а также снижает их содержание в верхнем слое, где расположена корневая система растений, что создает более комфортные условия для фиторемедиантов. Адекватно подобранные виды растительности обеспечат доочистку почвы, улучшат ее структуру и воздушный обмен. Приведены результаты исследований по двум направлениям. Эксперименты по изучению устойчивости растений к различному загрязнению почвенного субстрата сырой нефтью позволили установить пороговые значения контаминации, при которых целесообразен посев конкретного вида, и выбрать оптимальные фитомелиоранты. Изучение очистки нефтесодержащего грунта в монокатодоцентрической электрохимической установке с фиксированием основных характеристик (концентрации нефтепродуктов, температуры грунта, вольт-амперных характеристик) позволяет прорабатывать технические мероприятия по подготовке территорий с учетом особенностей ландшафта к фиторемедиации.
Электрохимическая очистка нефтезагрязненных грунтов является перспективным направлением обеспечения экологической безопасности окружающей среды, так как может быть достаточно просто организована даже на участках, отдаленных от населенных пунктов. Для этого в качестве оборудования необходимы источник электроэнергии и система электродов. Возможно использование электрогенератора, если поблизости нет электроснабжающих линий. Материал электродов влияет на особенности окислительно-восстановительных процессов, что может сказываться на энергозатратах и степени очистки грунта от нефти или нефтепродуктов. Поэтому правильный выбор материалов электродов является одной из важных задач в области инжиниринга электрохимических методов очистки. Были исследованы изменения основных параметров (влажности, температуры, степени кислотности) в загрязненном нефтью модельном грунте, близком по составу к одному из нефтяных месторождений. Измерения параметров при использовании графитовых и металлических электродов осуществлялись на нескольких фиксированных участках межэлектродного пространства в зависимости от времени обработки. Установленные закономерности изменения параметров при очистке нефтезагрязненных грунтов позволяют сделать выводы об этапах электрохимического процесса, его скорости и энергоэффективности. Полученные результаты создают базу для проектирования промышленных установок по очистке грунтов.
